Les lasers Ă  fibre autour de 2910 nm sont dĂ©montrĂ©s en recherche depuis plus d’une dĂ©cennie, mais transformer cela en une source fiable et manufacturable a Ă©tĂ© le vĂ©ritable dĂ©fi d’ingĂ©nierie.  Cette longueur d’onde se situe loin dans l’ (mid-IR, la rĂ©gion d’empreinte molĂ©culaire au-delĂ  de 2,5 µłľ), au-delĂ  du point oĂą la fibre de silice standard transmet efficacement. Y arriver suppose de maĂ®triser un verre fluorĂ© spĂ©cialisĂ© et de dĂ©velopper les composants fibrĂ©s qui en sont faits (connecteurs, Ă©pissures, Ă©lĂ©ments passifs) suffisamment fiables pour un fonctionnement continu ; jusqu’Ă  rĂ©cemment, cela signifiait renoncer Ă  l’architecture tout-fibre.

Nous l’avons fait. Âé¶ąĘÓƵ construit un laser 2910 nm tout-fibre qui monte jusqu’Ă  10 W en continu (CW), en mode transverse unique. Si vous travaillez dĂ©jĂ  avec des sources Er:YAG, COâ‚‚ ou thulium dans votre programme, et que vous regardez ce qui existe d’autre dans cette bande spectrale, les sections qui suivent s’adressent directement Ă  vous. Nous nous en tenons Ă  des paramètres mesurables et Ă  des rĂ©alitĂ©s d’intĂ©gration, pas Ă  des rĂ©sultats d’application, pour que vous jugiez la source sur ses propres mĂ©rites, pas sur les nĂ´tres. Pour en savoir plus sur le chemin qui nous a menĂ©s ici, lisez How We Brought the 2910 nm Fiber Laser to Market

Points clés

Récapitulatif pour lecteur technique :

Longueur d'onde :

fixe par design, non accordable. Offres standards Ă  2910 nm et 2825 nm, avec des longueurs d'onde fixes sur mesure disponibles jusqu'Ă  2940 nm sur demande.

Sortie :

jusqu'Ă  10 W en onde continue (CW), avec une modulation d'impulsions allant jusqu'Ă  5 kHz.

Qualité de faisceau :

monomode, ˛Ń²<1,3 (proche de la limite de diffraction).

Architecture :

tout-fibre, sans alignement, sans chauffe, sans entretien.

Livraison :

fibre monomode pour intégration OEM compacte et portative.

Positionnement :

composant photonique uniquement (Âé¶ąĘÓƵ Inside), pas un dispositif grand public.

Pourquoi un laser 2910 nm

L’eau absorbe fortement dans cette partie de l’infrarouge moyen, et les tissus biologiques sont en grande partie composĂ©s d’eau, si bien que le rayonnement y est absorbĂ© dans une couche superficielle très mince plutĂ´t qu’en profondeur. Cette profondeur d’absorption donne Ă  la longueur d’onde sa sĂ©lectivitĂ© de pĂ©nĂ©tration : jusqu’oĂą l’Ă©nergie voyage avant d’ĂŞtre absorbĂ©e. (Le confinement total de l’Ă©nergie dĂ©pend aussi de la taille du spot, elle-mĂŞme fixĂ©e par la qualitĂ© de faisceau (˛Ń²) et la longueur d’onde — voir Pourquoi la fibre ci-dessous.)

Cette absorption superficielle garde la zone affectĂ©e thermiquement (HAZ, la couche de matĂ©riau modifiĂ©e par la chaleur rĂ©siduelle) petite et la frontière du procĂ©dĂ© nette, exactement ce qu’exigent typiquement les cahiers des charges d’ablation de tissus mous et de resurfaçage cutanĂ©. (Spectre d’absorption complet, coefficients et modĂ©lisation HAZ : [Water absorption in the mid-IR: why 2910–2940 nm matters for ablation] — lien Ă  activer Ă  la publication.)

Le pic d’absorption de l’eau se situe vers 2940 nm, qui est aussi la longueur d’onde d’Ă©mission de l’Er:YAG, la source de rĂ©fĂ©rence historique dans cette bande. 2910 nm se trouve juste en dessous de ce maximum et interagit avec l’eau de façon très comparable. Cette proximitĂ© compte pour la façon dont un système bâti autour de cette longueur d’onde sera Ă©valuĂ© plus tard, y compris par les autoritĂ©s rĂ©glementaires.

GĂ©nĂ©rer cette longueur d’onde, voilĂ  la partie difficile. La fibre de silice standard ne transmet pas efficacement vers 3 µłľ : il faut donc une fibre fluorĂ©e spĂ©cialisĂ©e et une sortie CW de classe watt fiable Ă  partir de cette fibre, sous une forme industrialisable, ce qui a prĂ©cisĂ©ment limitĂ© la disponibilitĂ© de telles sources jusqu’ici. (L’ingĂ©nierie matĂ©riau derrière cette fiabilitĂ© : [Fluoride glass / ZBLAN: engineering mid-IR reliability] — lien Ă  activer Ă  la publication.) La prĂ©cision en longueur d’onde compte tout autant, puisque de nombreux procĂ©dĂ©s visent une fenĂŞtre Ă©troite autour du pic Ă  2940 nm : plutĂ´t qu’un laser accordable qu’il faudrait rĂ©gler et maintenir en place, notre conception tout-fibre fixe la longueur d’onde centrale au moment de la fabrication — Ă  2910 nm, Ă  2825 nm, ou Ă  une longueur d’onde fixe sur mesure dans la plage 2780–2940 nm — un mĂ©canisme de moins susceptible de dĂ©river.

Pourquoi la fibre

Une architecture tout-fibre garde le faisceau Ă  l’intĂ©rieur de la fibre, de la gĂ©nĂ©ration jusqu’Ă  la livraison. Aucun trajet en espace libre, aucun miroir ni cristal massif Ă  aligner, aucun segment de faisceau ouvert susceptible de dĂ©river dans le temps. Ce sont moins de pannes sur le terrain, et moins de dĂ©placements pour votre Ă©quipe de maintenance.

La robustesse mĂ©canique en dĂ©coule directement : sans optique en espace libre, la source encaisse des vibrations et des manipulations qui dĂ©saligneraient un laser massif, et atteint sa pleine sortie sans cycle de chauffe. Si votre système est mobile, expĂ©diĂ© comme produit intĂ©grĂ©, ou fonctionne hors d’un laboratoire contrĂ´lĂ©, ce fonctionnement instantanĂ© est une exigence, pas un confort.

La fibre dĂ©finit aussi votre qualitĂ© de faisceau. La propagation monomode donne un faible (le facteur de qualitĂ© de faisceau, oĂą 1,0 est l’idĂ©al limitĂ© par diffraction), qui fixe votre plus petit spot atteignable et votre prĂ©cision spatiale. La livraison par fibre flexible vous permet d’acheminer le faisceau jusqu’au point de travail, y compris dans des gĂ©omĂ©tries articulĂ©es ou portatives qu’une source en espace libre ne peut pas servir aussi proprement. (Profils de faisceau mesurĂ©s : [Single-mode beam quality in the mid-IR: the data] — lien Ă  activer Ă  la publication.)

Le comportement temporel est lui aussi sous votre contrĂ´le : la source fonctionne en CW et prend en charge la modulation d’impulsions, pour que vous adaptiez la livraison au procĂ©dĂ© sans arbitrer entre puissance, qualitĂ© de faisceau et stabilitĂ©.

2910 nm face Ă  l'Er:YAG, au °ä°żâ‚‚ et au thulium

2940 nm

Er:YAG

L’Er:YAG Ă©met Ă  2940 nm, exactement au maximum d’absorption de l’eau, et il a gagnĂ© sa place de source de rĂ©fĂ©rence dans cette bande. Sa limite est architecturale, pas spectrale : les systèmes Er:YAG reposent sur une gĂ©nĂ©ration laser en cristal et une propagation par optiques en espace libre, ce qui plafonne la qualitĂ© de faisceau et ajoute une charge d’alignement et de maintenance, notamment autour des lampes flash, qui ne disparaĂ®t jamais. Les systèmes Er:YAG pompĂ©s par lampe flash sont aussi typiquement limitĂ©s en taux de rĂ©pĂ©tition, devant souvent rester dans une bande de frĂ©quences Ă©troite pour ne pas perturber le « thermal lensing » de la cavitĂ© laser. Une source laser fibrĂ©e opĂ©rant près de 2940 nm vous donne le mĂŞme rĂ©gime d’absorption sans cette charge en espace libre. (Le volet rĂ©glementaire de cette proximitĂ© spectrale est traitĂ© dans IntĂ©gration OEM plus bas, Ă  sa place, avec vos autres dĂ©cisions au niveau du système.)

10.6 µłľ

°ä°żâ‚‚

Les lasers COâ‚‚ Ă  10,6 µłľ constituent l’autre rĂ©fĂ©rence historique de l’ablation tissulaire, y compris le resurfaçage. L’absorption de l’eau y est environ un ordre de grandeur sous la rĂ©gion des 2940 nm, donc l’Ă©nergie se dĂ©pose plus profondĂ©ment et la chaleur se propage dans un volume environnant plus large. La livraison passe par bras articulĂ© ou guide d’onde creux, la fibre pleine classique ne transmettant pas du tout 10,6 µłľ. Les systèmes COâ‚‚ peuvent eux aussi fonctionner en monomode, donc le monomode seul ne fait pas la diffĂ©rence ici : la taille du spot dĂ©pend de la longueur d’onde, si bien qu’Ă  ˛Ń² Ă©gal, un faisceau Ă  10,6 µłľ se focalise sur un spot nettement plus grand qu’Ă  2910 nm. Une source laser fibrĂ©e près du maximum d’absorption vous donne un spot plus petit, un profil de confinement diffĂ©rent et un chemin d’intĂ©gration très diffĂ©rent.

2 µłľ

Thulium fiber

Les lasers Ă  fibre dopĂ©e au thulium, dont la longueur d’onde se situe entre 1,94 et 2 µłľ, partagent notre architecture tout-fibre, qui nĂ©cessite peu d’entretien et offre une puissance CW Ă©levĂ©e, d’oĂą leur succès dans le secteur industriel. De plus, ils transmettent le faisceau laser via une fibre de silice, ce qui rĂ©duit la complexitĂ© et les coĂ»ts d’intĂ©gration. Cependant, l’absorption de l’eau Ă  2 µłľ est d’environ deux ordres de grandeur infĂ©rieure Ă  celle observĂ©e dans la rĂ©gion de 2 910 Ă  2 940 nm; la pĂ©nĂ©tration est donc nettement plus profonde : pour un dĂ©pĂ´t d’énergie superficiel et bien dĂ©limitĂ©, c’est la longueur d’onde elle-mĂŞme, et non l’architecture, qui distingue ces lasers de nos lasers tout-fibre Ă©mettant dans l’infrarouge moyen.

Le bon choix dépend du compromis qui convient au système que vous construisez, pas de la technologie la meilleure dans l'absolu. Le tableau ci-dessous résume longueur d'onde, architecture, qualité de faisceau et intégration pour ces quatre approches.
  Âé¶ąĘÓƵ fiber
(fixed, 2825–2910 nm)
Er:YAG
(2940 nm)
°ä°żâ‚‚
(10.6 µłľ)
Thulium fiber
(2 µłľ)
Absorption de l’eau Proche du maximum, jusqu’Ă  2910 nm Au maximum (2940 nm) IntermĂ©diaire (environ un ordre sous le pic) Faible (environ deux ordres sous le pic)
Architecture Tout-fibre Espace libre Espace libre (tube) Tout-fibre
QualitĂ© de faisceau (˛Ń²) Monomode, spot rĂ©duit Multimode Peut ĂŞtre monomode ; spot plus grand (10,6 µłľ) Monomode
Puissance CW 10 W ɱô±đ±ąĂ©±đ ɱô±đ±ąĂ©±đ (Ă  10,6 µłľ) ɱô±đ±ąĂ©±đ (Ă  2 µłľ)
IntĂ©gration OEM Livraison fibrĂ©e Livraison fibrĂ©e Bras articulĂ© ąóľ±˛ú°ůĂ©±đ

Données de performance

Chaque chiffre est une valeur que nous mesurons et assumons, caractérisée dans notre propre laboratoire.

Specifications

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Afficher les spécifications

Puissance de sortie CW maximale Ă  2910 nm :

10 W

˛Ń² typique :

<1.3

Plage de modulation d'impulsions (fréquence, durée d'impulsion) :

CW to 5 kHz, >50 ÎĽs durĂ©e d’impulsion

Format de livraison du faisceau (connecteur fibre, diamètre de mode, NA) :

fibre monomode sortie NA 0.12 (Standard)
Collimé 2 mm FWHM

Type de fibre :

fibre fluorée monomode (ZBLAN)

Longueur d'onde centrale :

fixe par design, non accordable. Offres standards Ă  2910 nm et 2825 nm ; longueurs d’onde fixes sur mesure disponibles dans la plage 2780–2940 nm sur demande.

Intégration OEM

Âé¶ąĘÓƵ vend un composant photonique. Nous possĂ©dons le moteur laser, vous possĂ©dez le système, l’interface utilisateur et le parcours rĂ©glementaire. Cette rĂ©partition des rĂ´les façonne tout notre accompagnement.

Concrètement, cela signifie un format de livraison de faisceau dĂ©fini, des interfaces optiques et Ă©lectriques documentĂ©es, et la longueur d’onde et le niveau de puissance de votre choix, dĂ©finis Ă  l’Ă©tape de design-in plutĂ´t qu’ajustĂ©s sur le terrain. La sortie fibre monomode vous permet de concevoir votre optique aval autour d’un faisceau prĂ©visible, et notre Ă©quipe reste impliquĂ©e pendant le design-in plutĂ´t que de disparaĂ®tre après la vente. Nous fournissons aussi un support technique et documentaire pour votre parcours rĂ©glementaire.

Nous voyons cette source s’intĂ©grer dans des plateformes d’ablation de tissus mous et de resurfaçage cutanĂ©, des systèmes chirurgicaux, et certains Ă©quipements de traitement de matĂ©riaux organiques. Dans chaque cas, elle est le moteur infrarouge moyen embarquĂ© dans votre produit, jamais un instrument autonome, le rĂ´le de composant pour lequel nous sommes construits. (Pour les matĂ©riaux non mĂ©dicaux adjacents que couvre aussi cette rĂ©gion spectrale : [Wavelength tailoring: targeted materials] — lien Ă  activer Ă  la publication.)

Conclusion : concevoir autour du 2910 nm

Une source laser tout-fibre et monomode, opĂ©rant près du maximum d’absorption de l’eau Ă  une puissance de 10 W CW, vous donne le rĂ©gime d’absorption de l’Er:YAG et la vitesse d’un CO2 sans certaines des contraintes d’ingĂ©nierie de ces lasers, dans un composant robuste et intĂ©grable. Les alternatives en espace libre ou Ă  cascade ne dĂ©livrent pas cette combinaison dans un format compact, dans cette bande.

La vraie question, si vous Ă©valuez une source infrarouge moyen en ce moment, n’est pas laquelle est objectivement la meilleure, mais quel compromis convient au système que vous concevez. Nous avons construit cette source pour les projets qui ont besoin d’une absorption contrĂ´lĂ©e, de puissance, de qualitĂ© de faisceau monomode, et d’un chemin simple vers l’intĂ©gration et la validation rĂ©glementaire.

Si c'est ce que vous recherchez, n'hésitez pas à communiquer avec notre équipe ou à demander une démonstration.

Foire aux questions

2910 nm et 2825 nm sont nos longueurs d’onde standards, et une longueur d’onde fixe sur mesure jusqu’Ă  2940 nm peut ĂŞtre fabriquĂ©e sur demande. Ce n’est pas un laser accordable : chaque source est fixĂ©e Ă  la fabrication sur la longueur d’onde qu’exige votre procĂ©dĂ©.